美國北卡羅來納州立大學的研究團隊近日在軟體機器人領域取得突破性進展，成功開發出一種無需馬達驅動的薄片機器人“metabots”。這種新型機器人通過特殊材料設計，可實現遠程操控的形態變化與復雜運動，為自適應機器人技術開辟了新路徑。

該機器人主體由帶孔的聚合物薄片構成，表面涂覆的特殊薄膜賦予其電場或磁場響應能力。研究團隊負責人殷杰教授解釋，這些薄膜作為執行器，通過外部信號觸發形狀變化，使原本平坦的薄片能夠自主完成滑動、抓取、跳躍甚至爬行等動作。實驗數據顯示，單個薄片單元可穩定保持20種不同形態，而四片組合通過折疊可產生256種重構狀態。

論文第一作者周才志博士指出，metabots的核心優勢在于其高可重構性。通過調整薄膜中壓電材料的電壓與頻率，機器人可產生可控振動，實現原地轉向或速度調節。例如，在模擬復雜地形的測試中，四片連接的機器人能根據障礙物特征自動切換平坦模式與立體折疊模式，完成抓取、搬運等任務。

研究團隊將這種設計稱為“多穩定薄殼超構結構”，其原理是通過切割與粘合工藝，在聚合物薄片中預存彈性能量。當與磁力、電力雙響應軟執行器結合時，機器人可演變為通用非侵入式軟抓手、多步態跳躍器或雙驅動爬行器。實驗視頻顯示，某原型機能在狹小管道內通過折疊身體改變步態，成功穿越障礙區域。

《科學進展》期刊發表的論文詳細闡述了這種超構結構的編程機制。研究人員強調，metabots的適應性源于材料與結構的雙重創新：聚合物薄片提供基礎形態庫，執行器薄膜賦予動態響應能力，兩者協同實現按需變形。在能耗測試中，該系統相比傳統馬達驅動機器人節能達70%，且制造成本顯著降低。

目前，研究團隊已開發出磁力驅動、電力驅動及雙響應混合驅動的多種原型機。其中，磁力跳躍器可實現5厘米垂直起跳，電活性爬行器能在0.1赫茲頻率下完成每秒2厘米的定向移動。殷杰教授透露，下一步將優化材料耐久性，并探索醫療、救援等場景的應用潛力。